微小核糖核酸對(duì)慢性心力衰竭的調(diào)控及其作用機(jī)制

童倩 武慶 王國(guó)付

[關(guān)鍵詞]微小核糖核酸；慢性心力衰竭；心室重塑

微小核糖核酸（microRNA，miRNA）是一類短的單鏈非編碼RNA，廣泛表達(dá)于真核生物中，參與細(xì)胞增殖、分化、凋亡和代謝等多種生物學(xué)過程。近年來(lái)隨著對(duì)miRNA研究的深入，越來(lái)越多的疾病被發(fā)現(xiàn)與miRNA的異常表達(dá)有關(guān)，除了腫瘤外，還包括糖尿病、心腦血管病等慢性疾病。本文就miRNA對(duì)慢性心力衰竭（chronic heart failure，CHF）的調(diào)控作用及其機(jī)制研究的進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1CHF發(fā)生發(fā)展與miRNA異常表達(dá)

1.1CHF患者miRAN異常表達(dá)：心力衰竭是多種心血管疾病的終末表現(xiàn)和主要死亡原因。隨著人口老齡化進(jìn)程的加快，冠心病、糖尿病、高血壓、心臟病等疾病的發(fā)病率逐年增加，加之心肌梗死救治水平的提升，CHF的發(fā)生率逐年升高，已成為臨床亟待解決的主要心血管疾病之一。miRNA在CHF患者血漿、心肌組織或細(xì)胞中均有異常分布和表達(dá)，并參與調(diào)控心肌肥大、心肌纖維化、心肌細(xì)胞凋亡等心室重塑和心肌細(xì)胞代謝改變等病理過程。因此，歸納總結(jié)miRNA在CHF患者中的異常表達(dá)特征，發(fā)掘其作為生物標(biāo)志物的潛能，有助于CHF臨床診斷方法的完善和拓展，見表1。

1.2miRNA異常表達(dá)與CHF患者預(yù)后：首先揭示外周血miRNA水平與心肌細(xì)胞損傷有關(guān)的研究，來(lái)自于De Rosa等，研究表明心肌細(xì)胞損傷直接導(dǎo)致miRNA被分泌進(jìn)入外周循環(huán)，損傷的心肌細(xì)胞是外周血中miRNA的來(lái)源。不僅如此，miRNA在外周血中的表達(dá)變化與體內(nèi)氨基末端腦鈉肽前體（NT-proBNP）以及CHF NYHA心功能分級(jí)有關(guān)。在患者預(yù)后評(píng)估方面，miR-126表達(dá)水平與CHF患者預(yù)后呈負(fù)相關(guān)，miR-182也被證實(shí)是一個(gè)優(yōu)于NT-proBNP和超敏C反應(yīng)蛋白（hs-CRP）的重要臨床參數(shù)。

2miRNA調(diào)控CHF的作用機(jī)制

2.1miRNA對(duì)心肌肥厚的調(diào)控作用：心肌肥厚是心室重塑的典型特征之一，心肌肥厚患者體內(nèi)miRNA的異常表達(dá)與其病理過程密切相關(guān)。miR-22主要表達(dá)于心肌和骨骼肌，并在心肌細(xì)胞分化中發(fā)揮作用。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型中發(fā)現(xiàn)，miR-22是壓力脅迫誘導(dǎo)心肌肥厚的必需因子，壓力脅迫下miR-22基因缺失則主要發(fā)展為擴(kuò)張型心肌病。miR-221在主動(dòng)脈弓縮窄術(shù)（transverse aortic constriction，TAC）動(dòng)物模型和心肌肥厚患者體內(nèi)都顯著增高，且miR-221表達(dá)增加誘導(dǎo)心肌細(xì)胞體積增大、胚胎期基因表達(dá)增加等，經(jīng)生物信息學(xué)預(yù)測(cè)和熒光報(bào)告基因等證實(shí)，miR-221通過抑制p27發(fā)揮促心肌肥厚的作用。除此之外，miR-214抑制組蛋白甲基化轉(zhuǎn)移酶（enhancer of zestehomolog 2，EZH2）激活Sixl促進(jìn)心肌肥厚；心肌特異性的miR-208負(fù)調(diào)控性別決定區(qū)域Y-box6蛋白，過表達(dá)miR-208誘導(dǎo)心肌肥厚的發(fā)生。miR-27也具有誘導(dǎo)心肌肥厚的作用，且其調(diào)控作用受到TGF-β信號(hào)的調(diào)節(jié)。miR-155、miR-451、miR-328等也具有促進(jìn)心肌肥厚的作用。

一些miRNA具有抑制心肌肥厚的作用。研究表明TAC術(shù)后小鼠miR-218表達(dá)量顯著降低，而RE1沉默轉(zhuǎn)錄因子（RE1-silencing transcriofion factor，REST）表達(dá)增加，在心肌細(xì)胞中過表達(dá)miR-218，心肌肥厚標(biāo)志物和REST表達(dá)顯著降低，暗示miR-218通過負(fù)調(diào)控REST抑制心肌肥厚的發(fā)展。該研究結(jié)果在異丙腎上腺素（isoprenaline，ISO）刺激的心肌細(xì)胞中也得以證實(shí)，REST通過Wnt/β-catenin信號(hào)通路和轉(zhuǎn)錄因子GATA4調(diào)控胚胎干細(xì)胞向心肌細(xì)胞分化，并調(diào)控多種心肌肥厚相關(guān)基因如心房利鈉肽、腦鈉肽和MYH7基因的表達(dá)，對(duì)心肌肥厚進(jìn)展具有重要的促進(jìn)作用。此外，miR-133和miR-1也是心肌肥厚的重要抑制因子，兩者在心肌肥厚動(dòng)物模型和心肌肥厚患者中低表達(dá)，體外過表達(dá)miR-133，心肌肥厚相關(guān)標(biāo)志物表達(dá)降低，敲除則心肌肥厚標(biāo)志物表達(dá)增加。還有許多miRNA對(duì)心肌肥厚進(jìn)展具有抑制作用，例如miR-26通過負(fù)調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子GATA4抑制心肌肥厚進(jìn)展；miR-98、miR-99a抑制TAC和血管緊張素II（an-giotensin，Ang II）、ISO引起的心肌肥厚。

此外，還有miRNA對(duì)心肌肥厚具有雙向調(diào)控的作用，如miR-21的互補(bǔ)鏈miR-21-3D。Bang等的研究結(jié)果證實(shí)，成纖維細(xì)胞分泌的miR-21-3p能被心肌細(xì)胞攝取并改變心肌細(xì)胞中某些基因的表達(dá)，如降低SORBS2、PDLIM5誘導(dǎo)心肌肥厚的發(fā)生；在Ang II誘導(dǎo)的心肌肥厚動(dòng)物模型中抑制miR-21-3p能減緩心肌肥厚進(jìn)程，表明miR-21-3p作為細(xì)胞旁分泌信號(hào)對(duì)心肌肥厚的發(fā)展具有重要的促進(jìn)作用。而同年由Yan等發(fā)表在Cardiovascular Research上的研究則得到了相反的結(jié)果。在TAC和AngⅡ誘導(dǎo)的小鼠心肌肥厚模型中發(fā)現(xiàn)miR-21-3p表達(dá)量顯著降低，過表達(dá)miR-21-3p則抑制心肌肥厚進(jìn)展，并且抑制組蛋白去乙?；?（histone deacetvlase-8，HDAC8）的表達(dá)，而過表達(dá)HDAC8則通過激活A(yù)kt/Gsk3β信號(hào)解除miR-21-3p對(duì)心肌肥厚的抑制作用。

2.2miRNA與心肌纖維化：目前研究發(fā)現(xiàn)的miRNA調(diào)控心肌纖維化的機(jī)制可總結(jié)為以下兩種：調(diào)控心肌成纖維細(xì)胞的增殖與凋亡和調(diào)控心肌細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）的表達(dá)與降解。

miR-21在大鼠心肌成纖維細(xì)胞中高表達(dá)，通過促進(jìn)成纖維生長(zhǎng)因子2的分泌和抑制心肌成纖維細(xì)胞的凋亡促進(jìn)心肌肥厚進(jìn)程和心肌纖維化。人第10號(hào)染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因（phos.phatase and tensin homolog，PTEN）、B淋巴細(xì)胞瘤-2基因（B-cell lvmohoma-2，Bcl2）除了是重要的抑癌、原癌基因外，還是重要的細(xì)胞凋亡控制因子，對(duì)心肌成纖維細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞等多種細(xì)胞的凋亡具有調(diào)控作用。據(jù)報(bào)道，miR-21能抑制FIEN和增加Bc12的表達(dá)、減少心肌成纖維細(xì)胞的凋亡，促進(jìn)心肌纖維化和心衰的發(fā)展，在心肌纖維化過程中miR-21與TGF-β相互調(diào)控，以此為靶點(diǎn)是預(yù)防和治療心室重塑的新策略。

ECM是影響心肌纖維化進(jìn)程的重要因素，而參與降解ECM的重要酶系——基質(zhì)金屬蛋白酶（Metal-loproteinase，MMPs）受miRNA的調(diào)控。Hou等在轉(zhuǎn)基因小鼠的心肌細(xì)胞中過表達(dá)miR-27b后發(fā)現(xiàn)MMP.13表達(dá)量顯著降低，ECM無(wú)法及時(shí)降解而過量沉積，導(dǎo)致心肌纖維化的發(fā)生。miR-29由成纖維細(xì)胞產(chǎn)生，調(diào)控著一系列纖維化相關(guān)mRNA的表達(dá)并參與多種纖維化疾病的病理過程，是治療纖維化疾病的重要靶點(diǎn)。根據(jù)最新研究結(jié)果，血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascu-lar endothelial growth factor，VEGF）是miR-29a的靶基因，過表達(dá)miR-29a導(dǎo)致VEGF/MAPK信號(hào)活性降低，心肌成纖維細(xì)胞的增殖被抑制，從而阻礙心肌纖維化進(jìn)展。膠原蛋白轉(zhuǎn)錄因子Ⅰ、Ⅲ和膠原蛋白Ⅲ也受到miR-29b的調(diào)控，過表達(dá)miR-29b可抑制TGF-β誘導(dǎo)的膠原蛋白表達(dá)增加。

在心肌纖維化過程中，miR-29b與miR-133a參與心肌細(xì)胞與成纖維細(xì)胞之間的“溝通”，而高度保守的多肽家族成員TGF-β相關(guān)結(jié)締組織生長(zhǎng)因子（TGF-β-connective tissue growth factor，CTCF）是促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖和膠原沉積的重要分子。有研究表明，CTCF的表達(dá)受到miR-133和miR-30的直接調(diào)控，在肥厚心肌組織中miR-133和miR-30表達(dá)降低而CTCF表達(dá)水平升高，心肌纖維化標(biāo)志物表達(dá)增加。CTGF的上游信號(hào)Apelin-13也受到miRNA的調(diào)控，在成纖維細(xì)胞中miR-503通過抑制Apelin-13促進(jìn)AnglI誘導(dǎo)的心肌纖維化。近期Nagoal等還報(bào)道了miR-125b對(duì)Apelin蛋白的調(diào)控作用，降低Apelin表達(dá)誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化，并通過抑制p53誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞增殖，促進(jìn)心肌纖維化。

2.3 miRNA與心肌細(xì)胞凋亡：許多miRNA通過激活或抑制細(xì)胞命運(yùn)相關(guān)信號(hào)通路調(diào)控細(xì)胞凋亡過程。Fas、Bax、p53、PTEN是主要的促凋亡信號(hào)，Bcl-2及其家族成員Bcl-xl是兩種主要的凋亡抑制基因，還有心肌細(xì)胞凋亡雙向調(diào)節(jié)基因c-myc。

miR-1調(diào)控著心律失常、平滑肌細(xì)胞分化和心肌肥厚等多種生物學(xué)過程，在正常心肌細(xì)胞中幾乎不表達(dá)，而在病理?xiàng)l件下，或暴露于缺氧、高糖環(huán)境下時(shí)，在心肌細(xì)胞中的表達(dá)水平顯著增加。miR-1可通過靶基因熱休克蛋白-60、熱休克蛋白-70、Bcl-2促進(jìn)心肌細(xì)胞的凋亡，抑制miR-1則可減少高糖誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡。與miR-1相類似，miR-21也在缺氧心肌細(xì)胞中表達(dá)增加，同時(shí)參與心肌缺血再灌注損傷中的細(xì)胞凋亡。miR-21前體Pre-miR-21具有心肌保護(hù)效應(yīng)，能顯著抑制H2O2誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡作用。此外，miR-320對(duì)心肌細(xì)胞凋亡具有調(diào)控作用。在心肌細(xì)胞中過表達(dá)miR-320，具有心肌保護(hù)效應(yīng)的熱休克蛋白-20表達(dá)顯著降低，心肌細(xì)胞凋亡率明顯增加。除了通過熱休克蛋白-20起作用外，心功能重要的調(diào)控因子-胰島素樣生長(zhǎng)因子1（insulin-hke growth fac-tom-1，IGF-1）也受到miR-320的負(fù)調(diào)控。IGF-1在減輕心肌梗死后心肌細(xì)胞凋亡增加、心室壁張力和促進(jìn)心肌代償性肥厚等方面具有重要作用，并對(duì)改善心肌梗死后左心室重塑導(dǎo)致的CHF具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。在心肌細(xì)胞中抑制miR-320，凋亡抑制基因Bcl-2表達(dá)增加而促凋亡基因Bax表達(dá)降低、凋亡小體Caspase-3減少，心肌細(xì)胞凋亡率降低，而過表達(dá)miR-320則通過IGF-1抑制其下游信號(hào)P13K/AKT和MAPK/ERK活性，抑制細(xì)胞增殖和促進(jìn)心肌細(xì)胞凋亡。過表達(dá)miR-378能夠降低AKT信號(hào)的級(jí)聯(lián)反應(yīng)增加細(xì)胞凋亡，而將miR-378敲除后則可通過增加IGFIR激活A(yù)KT信號(hào)的級(jí)聯(lián)反應(yīng)保護(hù)心肌細(xì)胞，抑制其凋亡。miR-15家族成員miR-195在肝癌細(xì)胞、神經(jīng)原細(xì)胞、軟骨細(xì)胞和心肌細(xì)胞等多種細(xì)胞中具有促細(xì)胞凋亡作用，Bcl-2，Sial和HIF-la等多個(gè)細(xì)胞凋亡相關(guān)基因都受到miR-195的負(fù)調(diào)控。

心肌細(xì)胞中富含線粒體，線粒體裂變與心肌細(xì)胞凋亡密切相關(guān)。miR-30家族可以通過抑制p53上調(diào)Drpl的表達(dá)，通過阻止線粒體的正常裂變而抑制心肌細(xì)胞凋亡。因此，心臟組織中miR-30家族高表達(dá)而p53低表達(dá)被認(rèn)為是心肌細(xì)胞自我保護(hù)的一種生理機(jī)制。miR-499也能通過影響線粒體裂變率調(diào)控心肌細(xì)胞凋亡，發(fā)揮抗心肌細(xì)胞凋亡的作用。

綜合上述的研究報(bào)道，可以將在CHF發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮主要作用的miRNA及其把基因概括如圖1。

總之，越來(lái)越多的研究顯示很多miRNA參與了CHF的發(fā)生發(fā)展、并與患者的預(yù)后相關(guān)；提示這些miRNA可能作為CI-IF治療的潛在靶點(diǎn)。